Innovationspfad: Intermodale Knotenpunkte

Eine funktionierende und effiziente Gütermobilität ist wesentlich, um die Güterversorgung der Bevölkerung zu bewerkstelligen und den Wirtschaftsstandort Österreich attraktiv zu gestalten. Dabei muss die Wettbewerbsfähigkeit der Transportbranche sichergestellt werden, gleichzeitig muss den Herausforderungen der globalen Erderhitzung adäquat begegnet werden. Die Anforderungen der Kunden und Kundinnen (Stichwort Onlinehandel) und der Wirtschaft (Stichwort Logistik 4.0) ändern sich fortlaufend, das beschleunigt die Umbrüche in der Logistik zusätzlich. Die Erforschung und Umsetzung von neuen Lösungen im Bereich des Güterverkehrs leisten einen wesentlichen Beitrag zu einer nachhaltigen Gütermobilität.

Ausgehend vom Weißbuch der Europäischen Kommission sehen Österreichs verkehrspolitische Zielsetzungen eine CO₂-Reduktion des Verkehrs bis 2050 um rund 60 Prozent gegenüber dem Stand von 1990 vor. Im Gesamtverkehrsplan für Österreich wurden dazu Ziele definiert, die neben ökologischen auch sozial-, sicherheits- und effizienzrelevante Zielsetzungen aufweisen. Dazu gehören u.a. eine klimaverträgliche und ressourcenschonende Weiterentwicklung des Verkehrssystems durch den Einsatz umweltfreundlicher Verkehrsmittel, der Fortbestand bzw. das Streben nach einer leistbaren, bedarfsgerechten und barrierefreien Güterversorgung und eine Senkung der Todesopfer auf Österreichs Straßen durch die sichere Gestaltung von Gefahrenguttransporten.

Forschungs-, technologie- und innovationspolitische Zielsetzung des BMVIT ist es, im Bereich der angewandten Forschung die Forschungs-, Technologie- und Innovations-Intensität der österreichischen Unternehmen im Mobilitätssektor zu erhöhen und neue Lösungen zur Bewältigung der gesellschaftlichen Herausforderungen wie der Erderhitzung zu forcieren.

Im Bereich des Güterverkehrs und der Transportlogistik werden dazu auch Lösungen im Bereich der Erforschung und Entwicklung intermodaler Knotenpunkte adressiert.

Im Forschungsfeld „Intermodale Knotenpunkte" des Themenfelds Gütermobilität wurden seit 2012 einige Forschungsprojekte zu den folgenden Schwerpunkten unterstützt:

• Entwicklung neuer und Optimierung bestehender Umschlagprozesse
• Betriebs- und Organisationskonzepte
• Optimierung von Diensten an bestehenden Knoten
• Nutzung von Daten und der Entwicklung von Simulationswerkzeugen

Ziel aller Projekte ist es, durch neue bzw. verbesserte Produkte, Prozesse, Dienstleistungen und Geschäftsmodelle einen Beitrag zu einem nachhaltigen Güterverkehrs- und Transportlogistiksystem und damit zu einem nachhaltigen Mobilitätssystem zu leisten.

Aufgrund der jeweiligen Schwerpunkte der einzelnen Projekte wurde eine thematische Zuordnung nach folgenden Forschungsthemen vorgenommen:

• Gesamtbetrachtung der Leistungsfähigkeit von Knoten
• Integration und Nutzung von Daten
• Betriebs- und Organisationskonzepte
• Simulationswerkzeuge

Aufgrund ihrer Funktionen als Lager, Puffer oder Umschlagpunkte gelten Knoten als Schlüsselfaktor für einen effizienten Güterverkehr. Bei multimodalen Terminals erweist sich die Planung und Durchführung der am Knoten stattfindenden Prozesse als zunehmend komplex, besonders wenn ein bestmöglicher Kompromiss aus gesamtwirtschaftlicher Sicht, Umweltbelastungen wie Flächenverbrauch und Energieinanspruchnahme und Resilienz gegenüber Störungen und Erweiterbarkeit gefragt ist. Weiters ist das Erschließen von zusätzlichen Transportmodi und das Abstimmen der bereits eingebundenen Transportmodi unter Berücksichtigung der jeweiligen, verkehrsträgertypischen Charakteristika ein wichtiger Beitrag zur Steigerung der Leistungsfähigkeit von Knoten.

Die folgend dargestellten Projekte erforschten diesen thematischen Schwerpunkt:

• Smart Hubs 2.0 (Optimierung multimodaler Knoten im Korridor VII - Donaukorridor)
  Das Projekt lieferte einen umfassenden analytischen Gesamtansatz und Lösungsstrategien für eine wirtschaftliche Optimierung des Gesamtverkehrssystems indem es Resilienz gegenüber Störungen bei optimaler Abstimmung unterschiedlicher logistischer Prozesse an multimodalen Knoten untersuchte. Das daraus entwickelte Benchmark-System bot die Grundlage für die Konzipierung eines neuartigen Simulationsmodells, das im Rahmen des kooperativen F&E-Folgeprojekts optihubs eingesetzt wurde.

• Q4 (Quattromodale Knoten – Forschungs- und Praxisrelevanz für den Güterverkehr)
  Das Projekt untersuchte, inwiefern Güterverkehrsknoten, die die vier Verkehrsträger Wasser, Schiene, Straße und Luft verknüpfen, zu einem ökonomisch, ökologisch und gesellschaftlich nachhaltigen Güterverkehrssystem beitragen können.

• HubHarmony (Harmonization benchmark for inland multimodal hubs – Future links for sustainability)
  Der Ansatz des Projekt Q4 wird aktuell auch im Projekt HubHarmony untersucht, wobei der Fokus auf der Bewertung der Harmonisierung und Interoperabilität von multimodalen Terminals auf transnationaler Ebene liegt, sodass eine kosteneffiziente Entwicklung des transeuropäischen Verkehrsnetzes ermöglicht wird.

Partner

Unternehmenspartner

Besonders wichtig war in diesem Themenfeld die Einbindung von Unternehmenspartnern da somit eine Überführung von Forschungsergebnissen in die Praxis gewährleistet werden konnte.

• nast consulting GmbH
• TINA International GmbH
• Wiener Hafen GmbH & Co KG

Wissenschaftliche Partner

• Fachhochschule des bfi Wien Gesellschaft m.b.H.
• TU Wien - FB Verkehrssystemplanung: Department für Raumentwicklung
• AIT Austrian Institute of Technology GmbH
• FH OÖ Forschungs & Entwicklungs GmbH - Logistikum Steyr
• Universität für Bodenkultur Wien - Institut für Produktionswirtschaft und Logistik

Internationale Partner

• Institute of Logistics and Warehousing (PL)
• Lineas Intermodal (BE)

Durch die Zunahme von Transportflüssen und Transportmodi werden eine effiziente Gestaltung von Transportketten und das optimierte Durchführen von Prozessen an Knoten zunehmend zur Herausforderung. Die Nutzung von transportrelevanten Daten schafft hier Abhilfe, da durch das Sammeln und die zeitgerechte Auswertung von Daten und durch das Aufbereiten von Informationen ein Handlungsweg abgeleitet werden kann, der einen optimalen Kompromiss zwischen zeitlichen, ökologischen und ökonomischen Faktoren darstellt. Demzufolge sind die Integration, das Erfassen und die Verarbeitung von Daten wesentlich, um eine effiziente Prozess-Abwicklung im Transportbereich zu ermöglichen.

Die folgenden Forschungsprojekte befassten sich mit dieser Thematik:

• Triumph (Trimodaler Umschlagplatz Hafen)
  Im Projekt Triumph wurde ein mit Daten selbstlernendes System entwickelt, das Ankunftsprognosen für Containerschiffe und Lkw berechnet, Abweichungen dynamisch eruiert und alle Prozessbeteiligten der intermodalen/trimodalen Transportkette miteinander vernetzt, sodass Abläufe am Hafen effizienter und rascher durchgeführt werden können.
• Folgeprojekt Triumph II (Trimodaler Umschlagplatz Hafen II) 
  Hier wurde ein Konzept einer intelligenten Datenaustauschplattform entwickelt, das es ermöglicht, alle Akteure des intermodalen Güterverkehrs vom Verlader, den Logistikdienstleistern, den LKW-Frächtern, dem Containerterminal, dem Eisenbahnverkehrsunternehmen (EVU), der Reederei bis hin zum Abnehmer digital zu vernetzen.
• Datenverkehr (Echtzeit Datennutzung zur nachhaltigen Verbesserung der Verkehrs- und Umweltsituation im Güterverkehr) 
  Im Rahmen der Sondierung Dateverkehr wurden sämtliche vorhandene oder zukünftig mögliche Daten hinsichtlich der Online Nutzung für Verkehrs- sowie Logistikaufgaben z.B. für Big Data Anwendungen auf Basis der Verknüpfung von Fahrzeugdaten, Verkehrsdaten sowie Logistikdaten analysiert und beispielhaft hinsichtlich ihres Potenzials und Anwendungsspektrums beurteilt.
• Folgeprojekt Terminal 4.0 (Verknüpfung von Datenquellen zur Entwicklung des Terminals 4.0) 
  Das Projekt erarbeitete eine Roadmap zur Umstellung historisch gewachsener multimodaler Umschlagterminals auf Logistik 4.0.

Partner

Unternehmenspartner

An der Forschung und Übertragung der Ergebnisse in die Praxis waren in diesem Themenfeld u.a. die folgenden Unternehmen beteiligt:

• via donau - Österreichische Wasserstraßen-Gesellschaft mbH
• Ennshafen OÖ GmbH
• RISC Software GmbH
• Hans Künz GmbH
• GS1 Austria GmbH
• CTE Container Terminal Enns GmbH

Wissenschaftliche Partner

• AIT Austrian Institute of Technology GmbH
• FH OÖ Forschungs & Entwicklungs GmbH - Logistikum Steyr
• WU Wien - Institut für Transportwirtschaft und Logistik
• TU Wien - Institut für Fahrzeugantriebe und Automobiltechnik

Die Entstehung und Anwendung eines Logistikmodells ist im Wesentlichen durch das Zusammenspiel von Bedarf, von zur Verfügung stehenden Lösungen des Transports und von den Produktionsumständen der jeweiligen Industrie geprägt. Jede Industrie ist charakterisiert durch branchentypische Merkmale, die einen starken Einfluss auf den Logistikbedarf haben.

Das Erforschen von innovativen Transportlösungen, wie z.B. selbstfahrenden Fahrzeugen, ermöglicht neue bzw. effizientere Transportmöglichkeiten, die in Betriebs- und Organisationskonzepte integriert werden müssen. Ebenso hat der Bedarf einen Einfluss auf das Betriebs- und Organisationskonzept, da sich die Gestaltung der Logistik an den Abnahmemengen und an den zeitlichen Anforderungen des jeweiligen Guts orientiert.

Die Wechselwirkungen dieser Parameter bilden die Grundlage zur Erarbeitung eines Logistikkonzepts, das anhand der folgenden Projekte erforscht wurde:

• Holzterminal (Holzterminal - innovatives Logistikkonzept für interoperationale und intermodale regionale Knotenpunkte)
  Das Projekt untersuchte neue Logistikkonzepte für die holzbasierte Industrie, die insbesondere Synergieeffekte zwischen neuen Technologien zum intermodalen Holztransport und den Einsatz von Terminals aufweisen.
• TeTraNet (Terminalbasiertes Transport-Netzwerk für Industriebetriebe)
  Dem Produktivitätsproblem des Schienengüterverkehrs begegnete das Projekt TeTraNet mit einer Untersuchung von neuen Technologien für Schüttgütertransporte, mit dem Einsatz eines Terminals als Logistikzentrum und mit der Analyse eines Logistikansatzes, der den Dienstleistungsgedanken in den Vordergrund rückt.
• innoTRAIL (Innovatives Tiroler Regionalkonzept für einen Alpen-Intermodal-Logistikterminal)
  Ein regionaler Ansatz wurde im Forschungsprojekt innoTRAIL verfolgt, indem ein Standortentwicklungskonzept erarbeitet wurde, das durch interdisziplinäre Analysen Marktstrategie, Umschlagkonzept und Lagerorganisation unter Berücksichtigung lokaler Standortfaktoren in Einklang brachte.

Partner

Unternehmenspartner

Zur Überführung der erzielten Forschungsergebnisse in die Praxis waren u.a. folgende Unternehmenspartner beteiligt:

• innofreight Speditions GmbH
• Graz- Köflacher Bahn und Busbetrieb GmbH
• Rail Cargo Austria, h2 projekt.beratung KG
• Econsult Betriebsberatungsgesellschaft mbH
• Tiroler Strasse-Schiene-Umschlagsgesellschaft m.b.H.

Forschungspartner

• Universität für Bodenkultur Wien - Institut für Produktionswirtschaft und Logistik

Das sich stetig im Wandel befindende Transportaufkommen erfordert Werkzeuge, die eine rasche, risikofreie und zuverlässige Beurteilung über die Auswirkungen von Vorhaben innerhalb der Bahninfrastruktur ermöglichen. Vor allem die Abschätzung von Veränderungen bei Verschub- und Umschlagprozessen ist wesentlich, da diese sich auf die Gesamteffizienz von Güterbahnhöfen und den damit verbundenen Kosten auswirken.

Veränderungen in diesem Bereich gehen oftmals mit Innovationen technologischer und organisatorischer Natur einher, die in der Regel mit hohen finanziellen und/oder operativen Risiken verbunden sind. Zur Abschätzung und zur Gegenüberstellung des daraus erzielten Nutzens werden oftmals Simulationen eingesetzt, die risikolos eine Darstellung der Auswirkungen u.a. bei bekannten Kosten ermöglichen.

Die folgenden Forschungsprojekte haben sich maßgeblich mit der Simulation von Verschub- und Umschlagprozessen und der Entwicklung von damit verbundenen Simulationswerkzeugen beschäftigt:

• SimShunt (Entwicklung eines raschen, zuverlässigen Simulationsmodells von Verschubknoten)
  Im Projekt wurde erstmals ein Simulationsmodell entwickelt, das in operablen Durchlaufzeiten eine netzweite Betrachtung der Bahninfrastruktur und deren Auswirkungen auf die Kapazität einzelner Verschubknoten ermöglicht.
• SimShunt 2 (Entwicklung einer synchronen Bahnsimulation mit dynamischer Steuerung für Verschubknoten und -prozesse)
  Im Projekt SimShunt 2 wurde eine Erweiterung um dynamische Steuerungsmodule zur synchronen Bahnsimulation durchgeführt, die u.a. eine Automatisierung von manuell getroffenen Entscheidungen im Verschubbetrieb ermöglicht.
• KANBAHN (Kapazitätsanalyse und Entwicklung von Betriebsstrategien für multimodale Zugangspunkte der Bahn) 
  Der Schwerpunkt im Projekt lag in der Entwicklung eines Simulationstools, das risikofrei die Auswirkungen von Betriebsstrategien hinsichtlich ihres Kapazitäts- und Qualitätsverhalten von multimodalen Zugangspunkten der Bahn testet.
• optihubs (Optimierung logistischer Prozesse an multimodalen Knoten für wasseraffine Gütersegmente am Fallbeispiel des Hafens Wien)
  Im Projekt optihubs wurde ein neuartiges Simulationsmodell konzipiert, das zur Bewertung und Steigerung der Leistungsfähigkeit von multimodalen Knotenpunkten herangezogen wurde. Mit der Anwendung des Simulationsmodells sollten, anhand des konkreten Fallbeispiels Hafen Wien, die Möglichkeiten zur Attraktivitätssteigerung aufgezeigt werden.

Partner

Unternehmenspartner

Die Übertragung der studien- und projektbasierten Ergebnisse dieses Themenfelds in die Praxis wurde anhand von Unternehmenspartnern wie z.B.

• ÖBB Netz- und Streckenentwicklung GmbH
• ÖBB-Infrastruktur Aktiengesellschaft
• h2 projekt.beratung KG
• nast consulting ZT GmbH
• TINA International
• Wiener Hafen GmbH & Co KG

Wissenschaftlichen Partner

• Universität für Bodenkultur Wien - Institut für Produktionswirtschaft und Logistik
• TU Wien - FB Verkehrssystemplanung: Department für Raumplanung
• Fachhochschule des bfi Wien Gesellschaft m.b.H.

Es ist davon auszugehen, dass die zunehmende Datenverfügbarkeit mit einer stärkeren Vernetzung der unterschiedlichen Datenquellen einhergehen wird, was wiederum eine (Teil-)Automatisierung bzw. eine Steigerung der Leistungsfähigkeit von Terminals bedeuten könnte.

Anhand der gesammelten Daten bzw. deren Auswertung in nützlichen Informationen können Prozesse optimal geplant und zeit- bzw. kosteneffizient ausgeführt werden, aber auch Dritten neue Dienste angeboten werden. Einen weiteren Effekt der Vernetzung könnte das stärkere Zusammenspiel multimodaler Terminals auf transnationale Ebene bewirken, was wiederum den Einsatz von umweltfreundlichen Verkehrsträgern begünstigen könnte. Zudem würden auch jene Terminals, die aufgrund der geographischen Entfernung bisher kaum Interaktionen aufweisen, Synergien nützen können.

Eine weitere Entwicklung kann mit dem Sammelbegriff Logistik 4.0 zusammengefasst werden: Neben einer weitläufigen Automatisierung von Prozessen an Terminals sollen zukünftig zunehmend auch automatisierte und/oder alternativ betriebene Fahrzeuge leichter zum Einsatz kommen.

Ein zurzeit visionär erscheinendes Ziel ist die sogenannte Synchromodalität, die Logistikprozesse entlang der kompletten Supply Chain im Sinne der Industrie 4.0 optimiert bzw. flexibilisiert, sodass automatisch das richtige Verkehrsmittel auch noch während des Transportes gewählt werden kann und somit stets die effizienteste Transportkette gewährleistet ist. Dadurch könnten wünschenswerte Effekte im Bereich der Effizienz und des Umweltschutzes erzielt werden. Der dazu notwendige Automatisierungsgrad setzt neue Fahrzeuge und Infrastrukturen, wie etwa intermodale und zu einem hohen Grad vernetzte Knotenpunkte voraus; dazu laufen mehrere Forschungs- und Entwicklungsprojekte.

Die im Rahmen eines Stakeholderprozesses entwickelten Forschungsthemen des BMVIT im Forschungsfeld „multimodale Knotenpunkte" im Themenfeld Gütermobilität lauten:

• Integration von Daten für Anwendungen im Bereich der intelligenten Verkehrssysteme (IVS) und Physical Internet
• Entwicklung neuer und Optimierung bestehender Umschlagsprozesse an multimodalen Knoten
• Entwicklung und Optimierung von Betriebs- und Organisationkonzepten an konkreten multimodalen Knoten
• Entwicklung neuer und Optimierung bestehender Dienste an multimodalen Knoten
• Konzeption neuer Modelle zur Integration umweltfreundlicher Verkehrsträger
• Entwicklung von Intra-, Lager- und Produktionslogistikkonzepten mit direkten Auswirkungen auf das Güterverkehrssystem

Die Themen werden in den gütermobilitätsrelevanten Ausschreibungen von Mobilität der Zukunft adressiert.

Weitere Details zu den Forschungsfeldern und Forschungsthemen im Themenfeld Gütermobilität finden Sie in der FTI-Roadmap Gütermobilität.